這是一道很常見的面試問題,,只用兩個變數通過o(n)的時間複雜度就可以解決。
floyd cycle detection演算法,也叫做tortoise and hare演算法,龜兔演算法吧。
以下內容為對思路重新梳理了一下,參考了stackoverflow論壇的討論
和thestoryofsnow的部落格
**來自thefutureisour
問題:如何檢測乙個鍊錶是否有環,如果有,那麼如何確定環的起點.
龜兔解法的基本思想可以用我們跑步的例子來解釋,如果兩個人同時出發,如果賽道有環,那麼快的一方總能追上慢的一方。進一步想,追上時快的一方肯定比慢的一方多跑了幾圈,即多跑的路的長度是圈的長度的倍數。
基於上面的想法,floyd用兩個指標,乙個慢指標(龜)每次前進一步,快指標(兔)指標每次前進兩步(兩步或多步效果是等價的,只要乙個比另乙個快就行,從後面的討論我們可以看出這一點。ps:考慮乙個鍊錶a有1000000個結點的環,鍊錶b是有1000000個的非環的結點,然後再加乙個只有3個結點的小環,如果兔子跑的更快點,即每次前進多於2步,那麼能更快的檢測鍊錶a,但鍊錶b就很慢,因為要一直繞圈等烏龜,所以選擇2步是乙個tradeoff)。如果兩者在煉表頭以外的某一點相遇(即相等)了,那麼說明鍊錶有環,否則,如果(快指標)到達了鍊錶的結尾,那麼說明沒環。
證明如下:
這樣做的道理我用下**釋
假設起點到環的起點距離為m,已經確定有環,環的周長為n,(第一次)相遇點距離環的起點的距離是k。那麼當兩者相遇時,慢指標移動的總距離為i,因為快指標移動速度為慢指標的兩倍,那麼快指標的移動距離為2i
1) i = m + p * n + k
2) 2i = m + q * n + ki
其中,p和q分別為慢指標和快指標在第一次相遇時轉過的圈數。
2 ( m + p * n + k ) = m + q * n + k
=> 2m + 2pn + 2k = m + nq + k
=> m + k = ( q - 2p ) n
只要有一組p,q,k滿足這個式子,假設就成立了。
我們假設
p = 0
q = m
k = m n - m
那麼我們證明如下
m + k = ( q - 2p ) n
=> m + mn - m = ( m - 2*0) n
=> mn = mn.
這時,i為
i = m + p n + k
=> m + 0 * n + mn - m = mn.
假設成立。
環的檢測
環的檢測是floyd解法的第二部分。
一旦烏龜和兔子相遇,將慢指標移到鍊錶起點,快指標還在他們相遇的地方,即離環的起點距離k的地方。然後慢指標和快指標同時移動,每次移動一步,那麼兩者再次相遇的地方就是環的起點。
證明如下:
讓烏龜和兔子都同時移動m+k步,烏龜到了他們最初遇見的地方(遠離環起點k的位置)
之前我們得到 m + k = (q - 2p) n
即兔子走了q-2p圈,也到了和烏龜同樣的位置
現在我們不讓烏龜走 m+k 步,讓烏龜只走 m 步,兔子也後退k步,即到了環的起點,這是他們第一次相遇的地方。
當他們相遇時,烏龜走的步數就是環的地點在的位置。
求環的長度的問題,第一次相遇後,再次相遇時,走的距離就是環的長度。
#include
typedef struct node
node,*pnode;
//判斷是否有環
bool isloop(pnode phead)
} if(fast ==
null
|| fast->next ==
null )
return
false;
else
return
true;
} //計算環的長度
int looplength(pnode phead)
//計數
if(begin ==
true)
++length;
} return length;
} //求出環的入口點
node* findloopentrance(pnode phead)
} if(fast ==
null
|| fast->next ==
null)
return
null;
slow = phead;
while(slow != fast)
return slow;
}
演算法 判斷乙個鍊錶是否有環
解題思路 定義兩個指標fast和slow,其中fast是快指標,slow是慢指標,二者的初始值都指向煉表頭,slow每前進一步,fast每次前進兩步,兩個指標同時向前移動,快指標每移動一次都要和慢指標比較,直到當快指標等於慢指標為止,就證明這個鍊錶是帶環的單向鍊錶,否則,證明這個鍊錶是不帶環的迴圈鍊...
判斷乙個鍊錶是否有環
1 如何判斷乙個鍊錶是不是這類鍊錶?2 如果鍊錶為存在環,如果找到環的入口點?解答 一 判斷鍊錶是否存在環,辦法為 設定兩個指標 fast,slow 初始值都指向頭,slow每次前進一步,fast每次前進二步,如果鍊錶存在環,則fast必定先進入環,而slow後進入環,兩個指標必定相遇。當然,fas...
判斷乙個鍊錶是否有環
給定乙個單鏈表,只給出頭指標h 1 如何判斷是否存在環?2 如何知道環的長度?3 如何找出環的連線點在 4 帶環鍊錶的長度是多少?解法 1 對於問題1,使用追趕的方法,設定兩個指標slow fast,從頭指標開始,每次分別前進1步 2步。如存在環,則兩者相遇 如不存在環,fast遇到null退出。2...